Ontwikkelingsbiologie D1
Inhoudsopgave
Hoorcollege 1: H1 (en H3): Basis concepten en levenscyclus (12) ..................................................................... 2
Hoorcollege 2: H4 Vertebraat ontwikkeling: Xenopus en zebravis (12) .......................................................... 14
Hoorcollege 3: H7 Morfogenese: verandering in vorm (16) ............................................................................ 26
Hoorcollege 4: H5 vertebraat ontwikkeling: kip en muis (16) ......................................................................... 42
Hoorcollege 5: H2 (½): Ontwikkeling van Drosophila lichaamsplan (11) ......................................................... 58
Hoorcollege 6: H2 (2/2): Ontwikkeling Drosophila lichaamsplan (14) ............................................................. 69
1
,Hoorcollege 1: H1 (en H3): Basis concepten en levenscyclus (12)
Deel 1
Inhoud
• Ontwikkelingsbiologie
o Centrale vraag
o scientific field
• Modelsystemen
o invertebraten
o Vertebraten
o Planten (niet deze cursus)
o Embryonale stamcellen en organoiden
• Geschiedenis
Ontwikkelingsbiologie
• Ontwikkelingsstrategieën
• Levenscyclus
o Je begint bij bevruchte eicel, er vinden delingen
plaats. Dan vindt er implantatie in de baarmoeder
want. Dan vindt morfogenese plaats, waarbij de
gastrulatie plaatsvindt. Dan vindt er vouwing en
organoese plaats. En na 8 weken is het meeste al
ontwikkeld en vindt er alleen nog groei en
verdere ontwikkeling plaats.
Ontwikkkelings biologie
• Post-embryonale ontwikkeling
o Metamorfose
o Groei
o Veroudering
o Regeneratie
Post-embryonale ontwikkeling
• Hoe weet een axelloto nou of hij een heel pootje is
verloren of maar een deel? Dit komt door signalen
• Regeneratie: twee signalen van anterieur en
posterior worden uitgewisseld voor het maken van
een nieuwe ledemaat
• Anterior vindt FGF8 signalering plaats en posterior vindt Shh
signaleing plaats.
Evolutie
2
,Modelsystemen
• Evolutie
• Vertebraten
o Xenopus laevis
o Gallus gallus
o Danio rerio
o Mus musculus
• Levenscyclus
Xenopus laevis (kikker)
• Je begint met een enkele oocyt en een
spermacel, bevruchting vindt plaats. Waar de
sperma naar binnen gaat is al heel belanrijk
voor de ontwikkeling van de assen.
• Daarna vinden delingen plaats en wordt er een
bal met cellen gevormd, de blastula.
• De gastrula is hol van binnen door de gastrulatie, hier bevinden celbewegingen plaats
te vinden. Hier rollen cellen naar binnen. Dit is zodat cellen op de juiste plek komen
te liggen, zoals de binnen- of de buitenkant.
• Neurolatie, de vorming van neuraal weefsel. Dit zorgt voor de verlenging van het
embryo
• organoese, ontwikkeling van organnen
• Metamorfose
Danio rerio (zebravisje)
• Is een iets recenter modelsysteem. Deze zijn genetisch makkelijker
te manipuleren dan de xenopus.
• Xenopus is namelijk tetraploide, dit maakt het lastiger om
genetische manipulatie te doen
Gallus gallus (kip)
Mus musculus
• Moeilijker te bestuderen want vindt
plaats in de baarmoeder
Modelsystemen
• invertebraten
o Drosophila melanogaster (fruitvlieg)
o Caenorhabditis elegans (C.elegans, rondworm)
o Echinooderms (zee-egel)
3
, In vitro modelsystemen
• Embryonale stamcellen
• Induced Pluripotent stamcellen
• Organoiden (miniorganen die je in een peti
schaaltje kan kweken)
• Embryo’s
Embryonale stamcellen vs IPSC
• Emrbyonale zijn letterlijk cellen die uit het embryo zelf komen. Je kunt ze
dan ongelimiteerd laten delen en ze zijn allemaal pluripotent. Ze kunnen
dan bijna alles worden, maar geen heel embryo meer, omdat je ze uit het inner cell
mass haalt dus ze kunnen niet meer het randje vormen die de placenta zou gaan
vormen. Maar ze kunnen wel alle cellen van ons lichaam vormen.
• IPSC zijn cellen die gehaald zijn uit een volwassen mens (kan huidcellen zijn,
spiercellen, darmcellen) en die herprogrammeer je tot pluripotente cellen. Zodat die
weer kunnen ontwikkelen tot elk soort cel. (Maar kunnen niet volledig organisme
worden). Die cellen moet je dus eerst induceren om ze pluripotent te maken. Dat
wordt gedaan door het tot expressie brengen van bepaalde transcriptie factoren en
die herprogrameren letterlijk het DNA in die cellen om weer pluripotent te worden.
• De herkomst is dus het verschil maar de potentie is voor beide stamcellen hetzelfde
Stamcellen en hun gebruik in de geneeskunde
• Stamcellen wordt gebruikt voor de behandeling van ziektes
o Eigen cellen van de patiënt herprogrameren tot stamcellen en die gebruiken
voor de behandeling van de patiënt
• En onderzoek hoe je van een stamcel een gedifferentieerde cel maakt.
Organoiden
• Hangen minder ethische kwesties aan want hangen geen mensen of dieren aan en
alles vindt plaats in een Petri schaaltje.
• Het zijn mini orgaantjes in een petri schaaltje. Je kan dus losse stamcellen kweken in
een petri schaaltje. En die kan je differentiëren tot bijvoorbeeld hartcellen, en dan
gaan ze ook echt kloppen, maar het blijft gwn een laag cellen
• Nu kan je ze ook in een gel aanbrengen en dan vormen ze echt van die kleine
orgaantjes
• Zo kan je er veel onderzoek mee doen, zoals bij kanker. Om te kijken wat voor effect
bepaalde behandelingen op kankercellen hebben.
Vraag
• Wat zijn de voordelen of nadelen voor het gebruik van een modelsysteem in vergelijk
met een ander modelsysteem
o Hersen ontwikkeling (c.elegans is dan bijvoorbeeld niet handig)
o Regulatie van de eerste celdeling (c.elegans)
o Bloedvaten vertakking (zebravissen zijn transparant dus zijn handig om te
kijken naar de bloedvaten vertakking)
o Je moet dus goed nadenken wel model systeem je wil gebruiken voor je
onderzoek
4
Inhoudsopgave
Hoorcollege 1: H1 (en H3): Basis concepten en levenscyclus (12) ..................................................................... 2
Hoorcollege 2: H4 Vertebraat ontwikkeling: Xenopus en zebravis (12) .......................................................... 14
Hoorcollege 3: H7 Morfogenese: verandering in vorm (16) ............................................................................ 26
Hoorcollege 4: H5 vertebraat ontwikkeling: kip en muis (16) ......................................................................... 42
Hoorcollege 5: H2 (½): Ontwikkeling van Drosophila lichaamsplan (11) ......................................................... 58
Hoorcollege 6: H2 (2/2): Ontwikkeling Drosophila lichaamsplan (14) ............................................................. 69
1
,Hoorcollege 1: H1 (en H3): Basis concepten en levenscyclus (12)
Deel 1
Inhoud
• Ontwikkelingsbiologie
o Centrale vraag
o scientific field
• Modelsystemen
o invertebraten
o Vertebraten
o Planten (niet deze cursus)
o Embryonale stamcellen en organoiden
• Geschiedenis
Ontwikkelingsbiologie
• Ontwikkelingsstrategieën
• Levenscyclus
o Je begint bij bevruchte eicel, er vinden delingen
plaats. Dan vindt er implantatie in de baarmoeder
want. Dan vindt morfogenese plaats, waarbij de
gastrulatie plaatsvindt. Dan vindt er vouwing en
organoese plaats. En na 8 weken is het meeste al
ontwikkeld en vindt er alleen nog groei en
verdere ontwikkeling plaats.
Ontwikkkelings biologie
• Post-embryonale ontwikkeling
o Metamorfose
o Groei
o Veroudering
o Regeneratie
Post-embryonale ontwikkeling
• Hoe weet een axelloto nou of hij een heel pootje is
verloren of maar een deel? Dit komt door signalen
• Regeneratie: twee signalen van anterieur en
posterior worden uitgewisseld voor het maken van
een nieuwe ledemaat
• Anterior vindt FGF8 signalering plaats en posterior vindt Shh
signaleing plaats.
Evolutie
2
,Modelsystemen
• Evolutie
• Vertebraten
o Xenopus laevis
o Gallus gallus
o Danio rerio
o Mus musculus
• Levenscyclus
Xenopus laevis (kikker)
• Je begint met een enkele oocyt en een
spermacel, bevruchting vindt plaats. Waar de
sperma naar binnen gaat is al heel belanrijk
voor de ontwikkeling van de assen.
• Daarna vinden delingen plaats en wordt er een
bal met cellen gevormd, de blastula.
• De gastrula is hol van binnen door de gastrulatie, hier bevinden celbewegingen plaats
te vinden. Hier rollen cellen naar binnen. Dit is zodat cellen op de juiste plek komen
te liggen, zoals de binnen- of de buitenkant.
• Neurolatie, de vorming van neuraal weefsel. Dit zorgt voor de verlenging van het
embryo
• organoese, ontwikkeling van organnen
• Metamorfose
Danio rerio (zebravisje)
• Is een iets recenter modelsysteem. Deze zijn genetisch makkelijker
te manipuleren dan de xenopus.
• Xenopus is namelijk tetraploide, dit maakt het lastiger om
genetische manipulatie te doen
Gallus gallus (kip)
Mus musculus
• Moeilijker te bestuderen want vindt
plaats in de baarmoeder
Modelsystemen
• invertebraten
o Drosophila melanogaster (fruitvlieg)
o Caenorhabditis elegans (C.elegans, rondworm)
o Echinooderms (zee-egel)
3
, In vitro modelsystemen
• Embryonale stamcellen
• Induced Pluripotent stamcellen
• Organoiden (miniorganen die je in een peti
schaaltje kan kweken)
• Embryo’s
Embryonale stamcellen vs IPSC
• Emrbyonale zijn letterlijk cellen die uit het embryo zelf komen. Je kunt ze
dan ongelimiteerd laten delen en ze zijn allemaal pluripotent. Ze kunnen
dan bijna alles worden, maar geen heel embryo meer, omdat je ze uit het inner cell
mass haalt dus ze kunnen niet meer het randje vormen die de placenta zou gaan
vormen. Maar ze kunnen wel alle cellen van ons lichaam vormen.
• IPSC zijn cellen die gehaald zijn uit een volwassen mens (kan huidcellen zijn,
spiercellen, darmcellen) en die herprogrammeer je tot pluripotente cellen. Zodat die
weer kunnen ontwikkelen tot elk soort cel. (Maar kunnen niet volledig organisme
worden). Die cellen moet je dus eerst induceren om ze pluripotent te maken. Dat
wordt gedaan door het tot expressie brengen van bepaalde transcriptie factoren en
die herprogrameren letterlijk het DNA in die cellen om weer pluripotent te worden.
• De herkomst is dus het verschil maar de potentie is voor beide stamcellen hetzelfde
Stamcellen en hun gebruik in de geneeskunde
• Stamcellen wordt gebruikt voor de behandeling van ziektes
o Eigen cellen van de patiënt herprogrameren tot stamcellen en die gebruiken
voor de behandeling van de patiënt
• En onderzoek hoe je van een stamcel een gedifferentieerde cel maakt.
Organoiden
• Hangen minder ethische kwesties aan want hangen geen mensen of dieren aan en
alles vindt plaats in een Petri schaaltje.
• Het zijn mini orgaantjes in een petri schaaltje. Je kan dus losse stamcellen kweken in
een petri schaaltje. En die kan je differentiëren tot bijvoorbeeld hartcellen, en dan
gaan ze ook echt kloppen, maar het blijft gwn een laag cellen
• Nu kan je ze ook in een gel aanbrengen en dan vormen ze echt van die kleine
orgaantjes
• Zo kan je er veel onderzoek mee doen, zoals bij kanker. Om te kijken wat voor effect
bepaalde behandelingen op kankercellen hebben.
Vraag
• Wat zijn de voordelen of nadelen voor het gebruik van een modelsysteem in vergelijk
met een ander modelsysteem
o Hersen ontwikkeling (c.elegans is dan bijvoorbeeld niet handig)
o Regulatie van de eerste celdeling (c.elegans)
o Bloedvaten vertakking (zebravissen zijn transparant dus zijn handig om te
kijken naar de bloedvaten vertakking)
o Je moet dus goed nadenken wel model systeem je wil gebruiken voor je
onderzoek
4
